JPH10133135A

JPH10133135A - 光ビーム偏向装置

Info

Publication number: JPH10133135A
Application number: JP8290186A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ito; 秀樹伊藤; Masaki Takahashi; 正樹高橋; Yuji Suzuki; 祐司鈴木; Shunsuke Hattori; 俊介服部; Yoriyuki Ishibashi; 頼幸石橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回転機械要素を不要化でき、全体の小型化、高
精度・高分解能化を実現でき、しかも外部からの振動の
影響を受け難い光ビーム偏向装置を提供する。【解決手段】光ビーム１１の進行路上に配置される透光
性の圧電素子１２と、この圧電素子１２の表面に設けら
れた透明の電極１３ａ，１３ｂと、圧電素子１２の光ビ
ーム入射面Ａと光ビーム出射面Ｂとの間の光路長を変化
させて光ビーム１１の光軸を偏向させるために電極１３
ａ，１３ｂを介して圧電素子１２に電圧を印加する電圧
印加手段１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビーム等の
光ビームの光軸を偏向させる光ビーム偏向装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、レーザプリンタあるいは
レーザプリンタを記録部に備えたデジタル複写機では、
単一のレーザ光源から送出されたレーザビームを走査要
素である回転多面鏡で偏向し、この偏向光で感光体表面
を走査して画像記録を行っている。

【０００３】このような装置において、記録速度を高め
ようとする場合には、レーザビームを変調するための画
像情報の転送速度を大きくしたり、回転多面鏡の回転速
度を上げたりする必要がある。しかし、これらの増加量
には自ずと限界があるため、単一のレーザビームによる
記録速度の向上には限界がある。

【０００４】そこで、このような欠点を克服するため
に、最近ではたとえば特公平１−４３２９４号公報等に
示されているように、複数のレーザビームで同時に感光
体表面を走査し、それぞれのレーザビームを異なる画像
情報で変調して画像記録を実施する方法が提案されてい
る。

【０００５】これらの方法では、形成画像の複数ライン
分を複数のレーザビームを用いて同時に作成するため、
回転多面鏡の速度や画像情報転送レートを変更せずにレ
ーザビームの本数分だけ記録速度を向上させることが可
能となる。

【０００６】このような、いわゆるマルチビーム走査装
置において、複数のレーザビームを得るための発光源と
しては、１チップの中に複数の半導体レーザをアレイ状
に配置した発光源を用いるものと、複数の独立したレー
ザダイオードを用いるものとが知られている。

【０００７】前者の１チップ中にレーザダイオードをア
レイ状に配置した発光源を用いる方式は、ビーム間の間
隔が変動しにくく、しかも小型化できる利点がある。し
かし、高速記録を行うために発光出力を増加させると、
−方のレーザダイオードの発光が他方のレーザダイオー
ドに影響を与えるクロストークが発生する問題がある。
また、構造的にビーム問隔を狭めることが困難で、ビー
ム間隔を数記録ライン分だけ離さなければならない。こ
のため、感光体の移動方向に対して、後方で記録するビ
ームは先にスキャンしたビームによって形成された画像
部分を飛び越して記録する必要があり、画像形成行程が
複雑になるなどの欠点を有している。

【０００８】一方、後者の独立した複数のレーザダイオ
ードからなる発光源を用いる方式は、大出力化が可能
で、双方のクロストークの問題もなく、また高精細記録
のための短波長化も可能である。しかし、反面、互いに
独立したレーザダイオードを光学ユニットに組込む必要
があるため、ビーム間隔を所定の値に設定することが困
難で、また環境温度や素子自身の発熱等によりビーム間
隔が変動してしまうという欠点を有している。

【０００９】−般に、レーザ走査光学系はレーザ発光源
から感光体表面まで数10倍の拡大光学系として構成され
るので、レーザ発光源間の位置決めにはサブミクロンの
精度を必要とする。しかし、実際問題として、これだけ
の取付精度を確保することは不可能である。このため、
独立した複数のレーザダイオードを用いるマルチビーム
走査装置においては、ビームピッチを補正して一定値に
するための光ビーム偏向装置を組込む必要がある。

【００１０】このような光ビーム偏向装置としては、図
９(a) に示すような、平行平板光学素子１を用いるもの
が知られている。この装置では、平行平板光学素子１
を、その一方の面を入射面Ａとし、他方の面を出射面Ｂ
として光ビーム２の進行経路上に、光ビーム２の光軸に
対して入射面Ａを傾け、かつ図中破線矢印３で示す方向
に回動自在に配置している。すなわち、この装置は、平
行平板光学素子１に対する光ビーム２の入射角をθ₁ か
ら図９(b) に示すようにθ₂ に変えると、空気中の光の
屈折率と光学素子中の屈折率との異なりに起因して光ビ
ームの出射角が変化し、これによって出射光ビーム４の
光軸位置が破線位置から実線位置に移動することを利用
している。

【００１１】そして、実際に平行平板光学素子１に対す
る光ビーム２の入射角θを変える手段としては、平行平
板光学素子１にたとえばステッピングモータと減速機と
からなる回転駆動機構を連結し、ビームピッチの誤差情
報をもとにして上記回転駆動機構で平行平板光学素子１
を回転させる方法が採用されている。

【００１２】しかしながら、平行平板光学素子１を用
い、この平行平板光学素子１を回転駆動機構で回転させ
て光ビーム２の入射角を変え、これによって光ビームを
偏向させるようにした装置では、外部にステッピングモ
ータなどのアクチュエータを取付ける必要があり、高分
解能駆動を実現するにはウォームギヤなどの減速機も組
込む必要がある。このため、小型化が難しく、またギヤ
のバックラッシュのために高精度に駆動することが困難
であった。また、光ビームを偏向させる際に力学的な運
動が伴うため、平行平板光学素子１を高速に回転または
振動させた場合には、光ビーム偏向装置自体が加振源と
なり、他の光学系に悪影響を与える原因にもなってい
る。また、平行平板光学素子１を回転支持しているため
に、外乱振動の影響を受け易く、光ビームの光軸精度を
保つことが困難であった。また、従来の光ビーム偏向装
置をたとえばデジタル複写機に組み込もうとした場合に
は、光ビーム走査装置の内部に光ビーム偏向装置で用い
る回転駆動機構などを組み込む必要があり、これらが光
ビームの光路の邪魔になり、光ビーム走査装置の小型化
の妨げとなる。また、モータや減速器からの振動が他の
光学系に悪影響を与える問題もある。さらに、回転支持
されている平行平板光学素子１が回転多面鏡や原稿を読
取るためのスキャナなどの振動によって振動し、光ビー
ムの光軸精度を保つことが困難であるなどの問題もあっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の光
ビーム偏向装置にあっては、回転機械要素を用いて光ビ
ームを偏向させる方式を採用しているので、小型化や高
精度・高分解能化が困難で、しかも外部からの振動の影
響を受け易く、そのうえ自身が振動源となるなどの問題
があった。

【００１４】そこで本発明は、上述した不具合を解消で
き、たとえばマルチビーム走査系のビームピッチ補正系
などに組込むのに適した光ビーム偏向装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光ビーム偏向装置は、光ビームの進行
路上に配置される透光性の圧電素子と、この圧電素子の
表面に設けられた電極と、前記圧電素子の光ビーム入射
面と光ビーム出射面との間の光路長を変化させて光ビー
ムの光軸を偏向させるために前記電極を介して上記圧電
素子に電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。

【００１６】なお、前記圧電素子は、光ビーム入射面と
光ビーム出射面とが平行な形状に形成されていてもよい
し、光ビーム入射面と光ビーム出射面とが非平行な形状
に形成されていてもよい。

【００１７】また、前記圧電素子は、光ビーム入射面お
よび光ビーム出射面の少なくとも一方を光ビームの入射
光軸に対して傾けて配置されていてもよい。また、前記
圧電素子は、一表面を光ビームの入射面と出射面とし、
上記一表面と対向する他表面に上記入射面から入射した
光ビームを上記出射面に導く反射ミラーを備えていても
よい。

【００１８】さらに、前記圧電素子は、ランタンの添加
されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）で形成されて
いることが好ましい。上記構成の光ビーム偏向装置は、
光軸を偏向させるに際してアクチュエータや減速機を必
要としないため、全体の小型化が可能である。また、印
加電圧に対する圧電素子の厚さ変化量が極めて微小であ
るため、容易に高精度で高分解能な光ビーム偏向が可能
である。さらに、可動部分は圧電素子だけであり、これ
らは非常に小さくでき、しかも圧電素子自体を装置に固
定することができるため、外乱振動が光軸に与える影響
を少なくすることができ、高速で駆動した場合にも振動
を発生しにくく、他の光学系に悪影響を与えることは少
ない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図１(a) には本発明の第１の実施
形態に係る光ビーム偏向装置の概略構成が示されてい
る。

【００２０】同図において、１１は被偏向ビームとして
の平行な光ビームを示している。この光ビーム１１の進
行路上には平行平板状に形成された透光性の圧電素子１
２が配置されている。この圧電素子１２は、たとえばラ
ンタンの添加されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ、
モル比でたとえばP91:L9:Z65:T35）で形成されている。
圧電素子１２の両面にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）
を蒸着法やスパタリング法で付着させて形成された透明
の電極１３ａ，１３ｂが設けられている。すなわち、圧
電素子１２は、一方の表面を光ビーム１１の入射面Ａと
し、対向する他方の表面を光ビーム１１の出射面Ｂと
し、これら入射面Ａと出射面Ｂとに電極１３ａ，１３ｂ
を備えている。この圧電素子１２は、電極１３ａ，１３
ｂ間方向に分極処理されており、電極１３ａ，１３ｂ間
に電圧が印加されると、圧電効果により入射面Ａと出射
面Ｂの間の厚さが変化するように構成されている。そし
て、この例では、光ビーム１１の光軸に対して入射面Ａ
が所定角度θ_i だけ傾くように光ビーム１１の進行経路
上に圧電素子１２が固定されている。

【００２１】電極１３ａ，１３ｂにはリード線１４ａ，
１４ｂの一端側が接続されており、リード線１４ａ，１
４ｂの他端側は電圧印加手段としての可変直流電源１５
に接続されている。なお、この可変直流電源１５は、外
部からの制御信号に応じて出力電圧を変化させるもので
もよい。

【００２２】このような構成であると、光ビーム１１が
圧電素子１２の入射面Ａにある入射角θ_i で入射する
と、空気中の光の屈折率と圧電素子１２の屈折率との異
なりに起因して、ある出射角θ_o で光ビームが出射し、
偏向された光ビーム１１ａとなる。

【００２３】今、図１(a) に示すように、電極１３ａ，
１３ｂ間に可変直流電源１５である値の電圧を印加して
いる状態（あるいは電圧を印加していない状態）のとき
の圧電素子１２の厚みをＷ₁ とする。この状態から図１
(b) に示すように、電極１３ａ，１３ｂ間に可変直流電
源１５で上記値以上の電圧を印加すると、この電圧印加
に伴って圧電素子１２の厚みが（Ｗ₁ ＋ΔＷ₁ ）に増加
する。この結果、出射した光ビーム１１ａの光軸位置が
破線位置から実線位置へと移動し、ここに光ビームの偏
向制御が可能となる。

【００２４】すなわち、圧電素子１２の屈折率をｎと
し、空気中の屈折率を１とすると、このときの光ビーム
１１ａの偏向量Δｘは次式で表される。 θ_o ＝ sin^-1（ 1/n・sin θ_i ） …(1) Δｘ＝ΔＷ₁ ・（tan θ_i −tan θ_o ）・cos θ_i …(2) 今、圧電定数ｄ₃₃＝7.0 ×10^-7[mm/V]、厚みＷ₁ ＝10[m
m]、屈折率ｎ＝2.5 のＰＬＺＴで形成された圧電素子１
２を用い、光ビーム１１の入射角θ_i ＝30゜となるよう
に装置を構成し、電極１３ａ，１３ｂ間に1000[V] の電
圧を印加したときのビームシフト量は、(1) 、(2) 式よ
り、Δｘ＝2.26×10^-3[mm]となり、分解能の高い偏向を
実現できることになる。

【００２５】そして、この場合には、光軸を偏向させる
に際してアクチュエータや減速機を必要としないため、
全体を十分に小型化することができる。また、印加電圧
に対する圧電素子の厚さ変化量が極めて微小であるた
め、容易に高精度で高分解能な光ビーム偏向が可能とな
る。また、可動部分は圧電素子１２だけであり、この圧
電素子１２を装置に固定することができるので、外乱振
動が光軸に与える影響を少なくすることができ、高速で
駆動した場合にも振動を発生しにくく、他の光学系に悪
影響を与えることもない。

【００２６】なお、図１に示す例では、電極１３ａ，１
３ｂを取付けた方向に厚さが変化する圧電素子１２を用
いているが、図２(a) 、(b) に示すように、電極１３
ａ，１３ｂを取付けた方向と直交する方向に厚さが変化
するように分極処理された透光性の圧電素子１２ａを用
いてもよい。この場合には、電極１３ａ，１３ｂが透明
である必要性はない。

【００２７】また、図１および図２に示す例では、入射
面Ａと出射面Ｂとが平行な平行平板状に形成された透光
性の圧電素子を用いているが、図３(a) に示すように入
射面Ａと出射面Ｂとが非平行に形成された透光性の圧電
素子１２ｂを用いることもできる。

【００２８】図３(a) に示す例では、入射面Ａに対して
出射面Ｂがある傾斜角φを持つ楔形に形成されたＰＬＺ
Ｔ製の圧電素子１２ｂを用いている。この圧電素子１２
ｂの入射面Ａおよび出射面Ｂには図１に示した例と同様
に透明の電極１３ａ，１３ｂが設けてあり、これら電極
１３ａ，１３ｂはリード線１４ａ，１４ｂを介して電圧
印加手段としての可変直流電源１５に接続されている。
すなわち、この例においても、圧電素子１２ｂは電極１
３ａ，１３ｂ間方向に分極処理されている。そして、こ
の例では、入射面Ａが光ビーム１１の進行路に対して垂
直となるように、光ビーム１１の進行経路上に圧電素子
１２ｂが固定されている。

【００２９】このような構成であると、圧電素子１２ｂ
の電極１３ａ，１３ｂ間に位置している部分の厚みが異
なっているので、電極１３ａ，１３ｂ間に電圧を印加す
ると、印加電圧値に応じて圧電素子１２ｂの厚み変化量
に異なりが生じる。

【００３０】このため、圧電素子１２ｂの最も薄い部分
の厚みをＷ₂ とし、最も厚い部分の厚みをＷ₃ としたと
き、図３(b) に示すように印加電圧値を変化させると、
厚み変化量ΔＷ₂ とΔＷ₃ とに差が生じ、この差によっ
て入射面Ａに対する出射面Ｂの傾斜角φがΔφ変化す
る。この変化量Δφによって出射面Ｂに対する光ビーム
１１の入射角が変化することになり、圧電素子１２ｂか
らの出射した光ビーム１１ａの出射角ωがΔω変化し、
この変化量Δωによって光ビーム１１の偏向が可能にな
る。

【００３１】すなわち、圧電素子１２ａの屈折率をｎと
し、圧電素子１２ｂの入射面Ａ側の長さをＬとし、入射
面Ａに垂直に光ビーム１１を入射させた場合の偏向角Δ
ωは次式で表される。

【００３２】 Δω＝ sin^-1［ｎ・tan ^-1｛｛Ｗ₃ ＋ΔＷ₃ −（Ｗ₂ ＋ΔＷ₂ ）｝／Ｌ｝］ − sin^-1［ｎ・tan ^-1（Ｗ₃ −Ｗ₂ ）／Ｌ］ …(3) 今、圧電定数ｄ₃₃＝7.0 ×10^-7[mm/V]、厚みＷ₂ ＝10[m
m]，Ｗ₃ ＝15[mm]、屈折率ｎ＝2.5 のＰＬＺＴで形成さ
れた圧電素子１２ｂを用い、光ビーム１１の入射角θ_i
＝0[deg]となるように装置を構成し、電極１３ａ，１３
ｂ間に1000[V]の電圧を印加したときの光ビームの偏向
角Δωは、(3) 式より、Δω＝0.0287[deg] となり、分
解能の高い偏向を実現できることになる。

【００３３】なお、図３に示す例では、電極１３ａ，１
３ｂを取付けた方向に分極処理された圧電素子１２ｂを
用いているが、図２に示したように、電極を取付けた方
向と直交する方向に分極処理された圧電素子を用いても
同様の偏向動作を行わせることができる。また、入射面
Ａと出射面Ｂとの両方に傾斜を持たせた圧電素子を用い
て光ビームを偏向させることもできる。

【００３４】また、図１および図３に示す例では、光ビ
ームを透明の電極を通して入射面Ａに入射させ、出射面
Ｂから出た光ビームを透明の電極を通して出射させてい
るが、図４(a) 、(b) に示すように、光ビーム１１が通
過する部分を避けるように電極１３ａ，１３ｂを設ける
ことによって、不透明の電極を使用可能とすることがで
きる。

【００３５】図５(a) には本発明の第６の実施形態に係
る光ビーム偏向装置の概略構成が示されている。先に示
した例では、いずれのものも圧電素子の一方の表面を入
射面Ａとし、対向する他方の表面を出射面Ｂとしている
が、この例に係る装置では、圧電素子１２ｃの一方の表
面の半分を入射面Ａとし、残りの半分を出射面Ｂとし、
この一方の表面と対向する他方の表面に入射面Ａから入
射した光ビーム１１を出射面Ｂに導く導電性の反射ミラ
ー１７を設けている。そして、入射面Ａと出射面Ｂとに
供されている一方の表面には透明の電極１３ａが設けて
あり、また反射ミラー１７の背面には透明あるいは不透
明の電極１３ｂが設けられている。すなわち、この圧電
素子１２ｃは、電極１３ａ，１３ｂ間方向に分極処理さ
れている。そして、電極１３ａ，１３ｂはリード線１４
ａ，１４ｂを介して電圧印加手段としての可変直流電源
１５に接続されている。

【００３６】このように構成された光ビーム偏向装置で
は、入射面Ａに対して光ビーム１１が斜めに入射する
と、この光ビーム１１は反射ミラー１７へと進み、反射
ミラー１７で反射されて出射面Ｂへと進んだ後に出射面
Ｂから光ビーム１１ａとなって出射する。このとき、電
極１３ａ，１３ｂ間に可変直流電源１５から電圧を印加
すると、圧電素子１２ｃの入射面Ａ（出射面Ｂ）と反射
ミラー１７との間の厚さが変化する。したがって、入射
面Ａより入射してきた光ビームの光路長が変化すること
になり、出射面Ｂより出射する光ビーム１１ａの偏向が
可能となる。

【００３７】すなわち、圧電素子１２ｃの屈折率をｎと
し、入射面Ａ（出射面Ｂ）と反射ミラー１７との間の厚
み変化量ΔＷ₄ とし、光ビーム１１の入射面Ａへの入射
角をθ_i とし、反射ミラー１７での反射角をθ_o とする
と、光ビーム１１ａの偏向量Δｙは次式で表される。

【００３８】 θ_o ＝ sin^-1（1/ｎ・sin θ_i ） …(4) Δｙ＝ 2・ΔＷ₄ ・tan θ_o ・cos θ_i …(5) 今、圧電定数ｄ_３３＝7.0 ×10^-7[mm/V]、厚みＷ₄ ＝10
[mm]、屈折率ｎ＝2.5 のＰＬＺＴで形成された圧電素子
１２ｃを用い、光ビーム１１の入射角θ_i ＝30゜となる
ように装置を構成し、電極１３ａ，１３ｂ間に1000[V]
の電圧を印加したときの光ビームの偏向量Δｙは、(4)
、(5) 式より、Δｙ＝2.47×10^-3[mm]となり、分解能
の高い偏向を実現できることになる。

【００３９】なお、図５に示す例では、電極１３ａ，１
３ｂを取付けた方向に分極処理された圧電素子１２ｃを
用いているが、図２に示したように、電極を取付けた方
向と直交する方向に分極処理された圧電素子を用いても
同様の偏向動作を行わせることができる。

【００４０】図６には本発明に係る光ビーム偏向装置を
マルチビーム走査装置、ここには２本のレーザビームを
用いて画像記録を行うレーザプリンタに組込んでビーム
ピッチの補正を行うようにした例の概略構成が示されて
いる。

【００４１】図中、２ｌａ，２ｌｂは独立した半導体レ
ーザダイオードで形成されたレーザ発光源を示してい
る。これらレーザ発光源２１ａ，２１ｂは、この例では
光軸を直交させて配置されており、図示しない公知の画
像情報供給系から送られた画像情報に応じて変調されて
点滅する。レーザ発光源２ｌａ，２ｌｂから送出された
拡散光は、それぞれレンズ２２ａ，２２ｂによって平行
光に変換された後に印加電圧の大きさによって偏向量が
任意に制御される光ビーム偏向装置、ここでは図１に示
したものと同様に構成された光ビーム偏向装置２３ａ，
２３ｂによって偏向される。

【００４２】光ビーム偏向装置２３ａ，２３ｂによって
それぞれ偏向されたレーザビームＬａ，Ｌｂは、ハーフ
ミラ−２４によって後述する感光ドラム３０の表面での
プリンタ解像度と同一値（たとえば0.042mm)のピッチと
なるように合成される。

【００４３】合成されたレーザビームＬａ，Ｌｂは、高
速で回転する８面体の多面鏡からなるポリゴンミラ−２
５によって偏向されてターゲットである感光ドラム３０
の表面を同時に走査する。なお、ポリゴンミラ−２５は
ポリゴンモータ２６により回転駆動される。ポリゴンミ
ラ−２５によって走査されるレーザビームＬａ，Ｌｂ
は、感光ドラム３０の表面で結像するようにｆ−θレン
ズ２７を通過した後に感光ドラム３０の表面を主走査方
向（図中実線矢印Ｓで示す方向）に走査する。なお、感
光ドラム３０は図示しない駆動系によって副走査方向
（図中実線矢印Ｆで示す方向）に回転駆動される。

【００４４】レーザビームＬａ，Ｌｂによる走査範囲
で、感光ドラム３０の画像形成領域には掛らない走査開
始側位置には反射ミラー２８が配置してあり、レーザビ
ームＬａ，Ｌｂはこの反射ミラー２８を介してレーザビ
ームＬａ，Ｌｂの主走査方向位置と副走査位置とを検出
するためのセンサ２９に導かれる。センサ２９はレーザ
発光源１ａ，１ｂに対し、感光ドラム３０の表面と光学
的に共役な位置に設置されている。

【００４５】感光ドラム３０の表面への画像記録は、レ
ーザビームＬａ、Ｌｂの照射を受けてセンサ２９から出
力される走査方向の位置検出信号（走査開始の基準とな
る信号）に同期して行われる。すなわち、センサ２９か
ら主走査方向検出信号が出力された時点からー定時間経
過後に画像ビデオ情報に応じてレーザビームＬａ，Ｌｂ
の変調が開始される。これにより感光ドラム表面の画像
がレーザビームＬａ，Ｌｂの走査方向と直交する方向に
正しく整列する。なお、図６では、センサ２９から出力
される主走査方向検出信号に同期して画像記録のための
レーザ変調を画像ビデオデータにしたがって実施するた
めの制御回路が省略されている。

【００４６】プリンタ解像度が設定されると、２本のレ
ーザビームＬａ，Ｌｂの感光ドラム３０の表面での走査
方向と直交する方向（副走査方向）のピッチをプリンタ
解像度と同じにする必要がある。この例ではプリンタ解
像度を600dpiに設定しているので、ビームピッチを0.04
2mm に設定する必要がある。記録画質の低下を免れるた
めに、ビームピッチはピッチ精度が数ミクロン以下であ
ることが要求される。しかし、レーザビームは発光源か
ら感光ドラム３０に至るまでに２０〜６０倍程度に拡大
され、しかもレーザ発光源２ｌａ，２ｌｂがそれぞれ独
立に匡体に取付けられているので、取付け時の調整のみ
ではビームピッチ精度を維持することは不可能である。
さらに、レーザ発光源２１ａ，２１ｂは動作時に発熱
し、熱変形による取付け位置変化が発生するため、やは
り定常的にピッチ精度を維持することは不可能である。

【００４７】そこで、この例では上記の問題を以下のよ
うにして解決している。すなわち、この例ではセンサ２
９を感光ドラム３０の表面と光学的に共役な位置に配置
し、このセンサ２９と検知回路３１とで２本のレーザビ
ームＬａ，Ｌｂの感光ドラム３０の表面での結像位置
（照射位置）を検出し、設定値からの偏差を得ている。
そして、その偏差信号を元にレーザビームＬａ，Ｌｂの
光路中にそれぞれ配置された光ビーム偏向装置２３ａ，
２３ｂを制御するための制御信号を制御回路３２にて生
成し、この制御信号をＰＬＺＴ駆動回路３３にフィード
バックして光ビーム偏向装置２３ａ，２３ｂの偏向量を
制御し、これによってレーザビームＬａ，Ｌｂの結像位
置を所定位置に収めるようにしている。

【００４８】図７には光ビーム偏向装置２３ａ，２３ｂ
を構成している圧電素子１２を装置に固定するための固
定構造が示されている。この例では、装置のベース４１
に段付き部４２を形成するとともに、この段付き部４２
に角型アーチ状に形成された取付具４３を固定してい
る。取付具４３の上辺で内側位置には係止部４４が形成
されている。そして、取付具４３内に、この取付具４３
とベース４１とによって周面が囲まれ、かつベース４１
の段部と係止部４４とによって一方の表面の周縁部が係
止されるように圧電素子１２を装着し、この状態で取付
具４３に装着されたネジ４５で圧電素子１２をベース４
１に対して押圧固定している。

【００４９】このような光ビーム偏向装置２３ａ，２３
ｂと制御回路とを用いてビームピッチの補正を良好に行
うことができる。図８には本発明に係る光ビーム偏向装
置を、１本のレーザビームを用いて画像記録を行うレー
ザプリンタにビーム走査装置として組込んだ例の概略構
成が示されている。

【００５０】図中、５ｌは半導体レーザダイオードで形
成されたレーザ発光源を示している。レーザ発光源５１
は、図示しない公知の画像情報供給系から送られた画像
情報に応じて変調されて点滅する。レーザ発光源５ｌか
ら送出された拡散光は、レンズ５２によって平行光に変
換された後に印加電圧の大きさによって偏向量が任意に
制御される光ビーム偏向装置、ここでは図３に示したも
のと同様に構成された光ビーム偏向装置５３によって偏
向される。

【００５１】光ビーム偏向装置５３によって偏向された
レーザビームＬａは、感光ドラム５４の表面で結像する
ようにｆ−θレンズ５５を通過した後に感光ドラム５４
の表面を主走査方向（図中実線矢印Ｓで示す方向）に走
査する。なお、感光ドラム５４は図示しない駆動系によ
って副走査方向（図中実線矢印Ｆで示す方向）に回転駆
動される。

【００５２】一方、感光ドラム５４の副走査に同期させ
て主走査制御を行う制御回路５６が設けてあり、この制
御回路５６の出力は光ビーム偏向装置５３を制御するＰ
ＬＺＴ制御回路５７に与えられる。ＰＬＺＴ制御回路５
７は、光ビーム偏向装置５３の圧電素子に偏向角を連続
的に変化させて主走査を行わせるための電圧を印加す
る。

【００５３】このように、光ビーム偏向装置５３を走査
装置として組込むことによって、走査系の小型化に寄与
できるばかりか、走査系から回転部をなくすことが可能
となる。

【００５４】なお、上述した各例において、光ビーム偏
向装置を従属的に複数設けることによって偏向量の増大
や偏向方向の自由度を拡大するようにしてもよい。ま
た、透光性の圧電素子としては、必ずしもＰＬＺＴに限
られるものではない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光軸を偏向させるに際してアクチュエータや減速機を必
要としないために全体を小型化でき、また印加電圧に対
する圧電素子の厚さ変化量が極めて微小であるため、容
易に高精度で高分解能な光ビーム偏向を実現できる。さ
らに、可動部分は圧電素子だけであり、これらは非常に
小さくでき、しかも圧電素子自体を装置に固定すること
ができるため、外乱振動が光軸に与える影響を少なくす
ることができ、高速で駆動した場合にも振動を発生しに
くく、他の光学系に悪影響を与えることは少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の第１の実施形態に係る光ビーム
偏向装置の概略構成図で、(b)は同装置に制御電圧を印
加したときの偏向形態を説明するための図

【図２】(a) は本発明の第２の実施形態に係る光ビーム
偏向装置の概略構成図で、(b)は同装置に制御電圧を印
加したときの偏向形態を説明するための図

【図３】(a) は本発明の第３の実施形態に係る光ビーム
偏向装置の概略構成図で、(b)は同装置に制御電圧を印
加したときの偏向形態を説明するための図

【図４】(a) は本発明の第４の実施形態に係る光ビーム
偏向装置の要部概略構成図で、(b) は本発明の第５の実
施形態に係る光ビーム偏向装置の要部概略構成図

【図５】(a) は本発明の第６の実施形態に係る光ビーム
偏向装置の概略構成図で、(b)は同装置に制御電圧を印
加したときの偏向形態を説明するための図

【図６】本発明に係る光ビーム偏向装置をマルチビーム
走査方式のレーザプリンタに組込んでビームピッチの補
正を行うようにした例の概略構成図

【図７】同プリンタにおける圧電素子の固定構造を説明
するための図

【図８】本発明に係る光ビーム偏向装置を１ビーム走査
方式のレーザプリンタに走査装置として組込んだ例の概
略構成図

【図９】従来の光ビーム偏向装置を説明するための図

【符号の説明】

Ａ…入射面Ｂ…出射面１１…入射側の光ビーム１１ａ…出射側の光ビーム１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…透光性の圧電素子１３ａ，１３ｂ…電極１４ａ，１４ｂ…リード線１５…可変直流電源１７…反射ミラー２３ａ，２３ｂ，５３…光ビーム偏向装置２１ａ，２１ｂ，５１…レーザ光源２５…ポリゴンミラー２７…ｆ−θレンズ２９…センサ３０，５４…感光ドラム３１…検知回路３２…制御回路３３，５７…ＰＬＺＴ駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部俊介神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者石橋頼幸神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームの進行路上に配置される透光性の
圧電素子と、この圧電素子の表面に設けられた電極と、前記圧電素子の光ビーム入射面と光ビーム出射面との間
の光路長を変化させて光ビームの光軸を偏向させるため
に前記電極を介して上記圧電素子に電圧を印加する電圧
印加手段とを具備してなることを特徴とする光ビーム偏
向装置。
【請求項２】前記圧電素子は、光ビーム入射面と光ビー
ム出射面とが平行な形状に形成されていることを特徴と
する請求項１に記載の光ビーム偏向装置。
【請求項３】前記圧電素子は、光ビーム入射面と光ビー
ム出射面とが非平行な形状に形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の光ビーム偏向装置。
【請求項４】前記圧電素子は、光ビーム入射面および光
ビーム出射面の少なくとも一方を光ビームの入射光軸に
対して傾けて配置されることを特徴とする請求項１に記
載の光ビーム偏向装置。
【請求項５】前記圧電素子は、一表面を光ビームの入射
面と出射面とし、上記一表面と対向する他表面に上記入
射面から入射した光ビームを上記出射面に導く反射ミラ
ーを備えていることを特徴とする請求項１に記載の光ビ
ーム偏向装置。
【請求項６】前記圧電素子は、ランタンの添加されたチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）で形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の光ビーム偏向装置。